在此,我们介绍了通过区域选择性 O核糖核苷的糖基化 通过 利用环状硼酸酯对其2',3'-二醇基团进行临时保护。该方法适用于多种未保护的核苷,如腺苷、鸟苷、胞苷、尿苷、5-甲基尿苷和5-氟尿苷,以得到相应的二糖核苷。
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在此,我们介绍了通过区域选择性 O核糖核苷的糖基化 通过 利用环状硼酸酯对其2',3'-二醇基团进行临时保护。该方法适用于多种未保护的核苷,如腺苷、鸟苷、胞苷、尿苷、5-甲基尿苷和5-氟尿苷,以得到相应的二糖核苷。
二糖核苷由二糖和碱基部分组成,是一类具有多种生物活性的重要天然产物。尽管化学 O-糖基化是合成二糖核苷的一种常用有效策略,但其底物(如糖基供体和受体)的制备需要 繁琐的保护 基团操作,并且每一步合成步骤均需进行纯化。与此同时,已有多个研究团队报道,硼酸酯和硼酸内酯可作为碳水化合物衍生物的保护基或活化基团,实现区域和/或立体选择性的酰化、烷基化、硅基化及糖基化反应。本文展示了利用硼酸对未保护核糖核苷进行区域选择性 O-糖基化的操作步骤。核糖核苷的2',3'-二醇与硼酸发生酯化反应,可实现二醇的临时保护;随后在 p-甲苯亚磺酰氯和三氟甲磺酸银存在下,与糖基供体进行 O-糖基化反应,从而选择性地在5'-羟基位点发生反应,得到二糖核苷。该方法可适用于多种核苷,如鸟苷、腺苷、胞苷、尿苷、5-甲基尿苷和5-氟尿苷。本文及配套视频为未保护核苷及其类似物的 O-糖基化提供了 有用的(可视化)信息,不仅可用于合成二糖核苷,还可用于制备多种具有生物相关性的衍生物。
二糖核苷是核苷与碳水化合物部分通过连接形成的缀合物 通过 一个 O糖苷键构成了一类有价值的天然存在的碳水化合物衍生物1,2,3,4,5,6,7例如,它们被整合到诸如tRNA(转运核糖核酸)和聚(ADP-核糖)(ADP = 腺苷二磷酸)等生物大分子中,也存在于一些抗菌剂及其他具有生物活性的物质中。例如, 腺苷福林、阿米西丁、伊佐霉素5,6,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19因此,二糖核苷及其衍生物有望成为药物发现研究中的先导化合物。二糖核苷的合成方法可分为三类:酶法 O-糖基化20,21化学 N-糖基化5,9,16,22,23,24以及化学 O-糖基化7,9,14,16,18,19,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37特别是化学 O-糖基化将是实现二糖核苷立体选择性合成及大规模合成的一种高效方法。先前的研究表明 O2'-脱氧核糖核苷的糖基化 2 使用硫代糖基供体 1,使用组合的 p在对甲苯亚磺酰氯和三氟甲磺酸银存在下,得到目标二糖核苷 3 (图1A;Ar = 芳基,PG = 保护基团)38.
基于上述结果,我们决定开展以下研究 O核糖核苷的糖基化反应应用 p对甲苯亚磺酰氯/三氟甲磺酸银促进体系。尽管已有多个关于该体系的示例 O部分保护的核糖核苷的糖基化反应已有报道7,9,14,16,18,19,24,32,33,34,35,36,37使用未保护或临时保护的核糖核苷作为糖基受体 O糖基化反应鲜有报道。因此,区域选择性 O对未保护或临时保护的核糖核苷进行糖基化将提供一种更有利的合成方法,从而无需对核糖核苷进行繁琐的保护基操作。为实现区域选择性 O核糖核苷的糖基化反应中,我们关注了硼化合物,因为已有若干报道显示,硼酸或硼酸酯可辅助碳水化合物衍生物实现区域和/或立体选择性的酰化、烷基化、硅基化及糖基化反应39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50本文展示了利用区域选择性方法合成二糖核苷的步骤 O核糖核苷5'-羟基的糖基化反应 通过 硼酸酯中间体。在本文所述策略中,硼酸酯中间体 6 将通过核糖核苷的酯化反应获得 4 与硼酸 5,从而实现区域选择性 O使用硫代糖基供体对5'-羟基进行糖基化 7 以得到二糖核苷 8 (图1B)51我们还通过核磁共振(NMR)波谱法研究了核糖核苷与硼酸之间的相互作用,以观察硼酸酯的形成。硼酸酯的酯化反应及糖基化反应均需在无水条件下进行,以防止硼酸酯和糖基供体发生水解。本文展示了为成功实现糖基化反应而建立无水条件的典型操作步骤,可供化学及相关研究领域的研究人员与学生参考。
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注意:所合成化合物的所有实验数据(核磁共振、红外光谱、质谱、旋光度及元素分析数据)已在先前发表的论文中报道51。
1. O-糖基化反应的操作步骤
2. β-28的去保护(图2)
3. 环状硼酸酯的核磁共振研究(图3 和 4)
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O-甘油基化反应中,尿苷10与硫代甘露糖苷α-9反应的结果总结于Table 160,61。在条目1中,10与α-9在无硼酸衍生物存在下进行O-糖基化反应,生成了复杂的混合物。在条目2中,将10与苯基硼酸11a混合,并与吡啶和1,4-二氧六环共蒸发,随后在1,4-二氧六环中于回流温度下搅拌,以实现2',3'-cis-二醇的临时保护,然后加入α-9进行糖基化反应。
在条目 3 - 13 中,O-糖基化反...
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本文旨在展示一种便捷的合成方法,用于无需繁琐的保护基操作即可制备以未保护核糖核苷为原料的双糖核苷。本文报道了利用未保护核糖核苷进行区域选择性 O核苷的糖基化反应 通过 通过环状硼酸酯对2',3'-二醇的临时保护(图1B)51.
制备环状硼酸酯中间体是其中一个重要步骤。由于核苷与硼酸生成的硼酸酯可能易于水解,因此在反应混合物共蒸发步骤(方案中的步骤 1.1.1.2 和 1.2.1.1.2)以及酯化步骤(步骤 1.1.1.3 和 1.2.1.1.3)中应使用无水溶剂。O-糖基化反应也需要无水条件,以避免糖基供体发生水解。因此,分子筛(步骤 1.1.2 和 1.2.1.2)、双颈圆底烧瓶以及无水溶剂(步骤 1.1.3.1 和 1.2.1.3.1)在用于O-糖基化反应前应充分干燥。
该 对-对甲苯亚磺酰氯—...
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作者无任何利益冲突需要披露。
本研究由日本文部科学省(MEXT)科研费资助(编号:15K00408、24659011、24640156、245900425 和 22390005,负责人:Shin Aoki),东京生物化学研究基金会(日本东京)资助项目,以及东京理科大学(TUS)战略研究领域基金资助。我们感谢东京理科大学药学部的泽部典子(Noriko Sawabe)协助完成核磁共振谱(NMR)测定,长谷川芙纪子(Fukiko Hasegawa)协助完成质谱(mass spectra)测定,以及东京理科大学科学技术研究所的松尾知子(Tomoko Matsuo)协助完成元素分析测定。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 三氟甲磺酸银 | Nacalai Tesque | 34945-61 | |
| 苯基硼酸(含有不同量的酸酐) | 东京化成工业 | B0857 | |
| p甲氧基苯基硼酸 | 和光纯药工业株式会社 | 321-69201 | |
| 4-(三氟甲基)苯硼酸(含不同量的酸酐) | 东京化成工业 | T1788 | |
| 2,4-二氟苯基硼酸(含不同量的酸酐) | 东京化成工业 | D3391 | |
| 环戊基硼酸(含不同量的酸酐) | 东京化学工业 | C2442 | |
| 4-硝基苯硼酸(含有不同量的酸酐) | 东京化学工业 | N0812 | |
| 4-己基苯硼酸(含不同量的酸酐) | 东京化成工业 | H1489 | |
| 腺苷 | 默克股份公司 | 862. | |
| 鸟苷 | Acros Organics | 411130050 | |
| 胞苷 | 东京化学工业 | C0522 | |
| 尿苷 | 东京化学工业 | U0020 | |
| 5-氟尿苷 | 东京化成工业 | F0636 | |
| 5-甲基尿苷 | Sigma | M-9885 | |
| 甲胺(甲醇中40%) 约 9.8 mol/L | 东京化成工业 | M1016 | |
| N,N二甲基-4-氨基吡啶 | 和光纯药工业 | 044-19211 | |
| 乙酸酐 | Nacalai Tesque | 00226-15 | |
| 吡啶,脱水 | 和光纯药工业 | 161-18453 | |
| 乙腈 | 关东化学 | 01031-96 | |
| 1,4-二噁烷 | Nacalai Tesque | 13622-73 | |
| 二氯甲烷 | 和光纯药工业 | 130-02457 | |
| 丙腈 | 和光纯药工业 | 164-04756 | |
| 4A分子筛粉末 | Nacalai Tesque | 04168-65 | |
| 3A分子筛粉末 | Nacalai Tesque | 04176-55 | |
| Celite 545RVS | Nacalai Tesque | 08034-85 | |
| 乙腈-D3(D,99.8%) | 剑桥同位素实验室 | DLM-21-10 | |
| 三氟乙酸 | Nacalai Tesque | 34831-25 | |
| TLC 硅胶 60 F254 | 默克股份公司 | 1.05715.0001 | |
| Chromatorex | 富士Silysia化学公司 | FL100D | |
| 碳酸氢钠 | 和光纯药工业 | 191-01305 | |
| 盐酸 | 和光纯药工业 | 080-01061 | |
| 硫酸钠 | Nacalai Tesque | 31915-96 | |
| 氯仿 | 关东化学 | 07278-81 | |
| 氯化钠 | 和光纯药工业株式会社 | 194-01677 | |
| 甲醇 | Nacalai Tesque | 21914-74 | |
| JEOL Always 300 | JEOL | 核磁共振(NMR)的测量 | |
| Lamda 400 | JEOL | 核磁共振测量 | |
| PerkinElmer Spectrum 100 傅里叶变换红外光谱仪 | Perkin Elmer | 红外光谱测定 | |
| JEOL JMS-700 | JEOL | MS 的测定 | |
| PerkinElmer CHN 2400 分析仪 | Perkin Elmer | 元素分析的测定 | |
| JASCO P-1030 数字旋光仪 | JASCO | 比旋光度的测定 | |
| JASCO PU-2089 Plus 智能HPLC泵 | JASCO | 用于高效液相色谱 | |
| Jasco UV-2075 Plus 智能紫外/可见光检测器 | JASCO | 用于高效液相色谱 | |
| Rheodyne 7125 型进样器 | Sigma-Aldrich | 58826 | 用于高效液相色谱 |
| Chromatopac C-R8A | Shimadzu | 用于高效液相色谱 | |
| Senshu Pak Pegasil ODS | Senshu Scientific | 用于高效液相色谱 | |
| p对甲苯磺酰基 氯化物 | 已准备 参考文献 38 | ||
| 苯基 6-O-乙酰基-2,3,4-三-O-苄基-1-硫代-α-D-吡喃甘露糖苷(α-9) | 已准备 参考文献 52 | ||
| 4-甲基苯基 2,3,4,6-四-O-乙酰基-β-D-吡喃半乳糖苷O苯甲酰基-1-硫代-β-D-吡喃半乳糖苷(β-21) | 已准备 参考文献 53 | ||
| 4-甲基苯基 2,3,4,6-四O-苯甲酰基-1-硫代-β-D-吡喃葡萄糖苷(β-31) | 已准备 参考文献 57 | ||
| 4-甲基苯基 2,3,4,6-四O苯甲酰基-1-硫代-α-D-甘露吡喃糖苷(α-32) | 已准备 参考文献 67 | ||
| 6-N苯甲酰腺苷14) | 已准备 参考文献 54 | ||
| 2-N-异丁酰基鸟苷16) | 已准备 参考文献 55 | ||
| 4-N-苯甲酰基胞苷20) | 已准备 参考文献 56 |
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